浅谈大型灌区续建配套与节水改造工程主要设计思路

浅谈大型灌区续建配套与节水改造工程主要设计思路

黎云

广西桂禹工程咨询有限公司，广西 南宁 530023

摘 要：大型灌区续建配套和节水改造是指在原有的功能基础上，对原有的节水设施进行再利用，实现节水的功能，实现水资源的合理分配和利用。文章从实践出发，论述了大型灌区续建与节水型综合利用的主要设计思想。

关键词:大型灌区；续建配套；节水改造；设计思路

一、大型灌区续建配套与节水改造的必要性

1.根据我国目前的水资源状况，目前我国农业灌溉水利用系数普遍偏低，一方面存在着严重的缺水问题，另一方面又存在着大量的浪费，因此，我国的节水潜力很大。要解决我国农业灌溉的缺水问题，除了在有条件的灌区进行合理的开源节流之外，还应从源头上解决水资源的供求矛盾。

2.由于许多乡镇承担着为城镇和农村生活和工业供水的双重职能，因此，灌区的基础设施是水资源的基本配置，因此，提高灌区的用水效率既能满足农业用水的需求，又能有效解决水资源的供求矛盾。对大型灌区进行改造，是合理开发和有效地利用水资源的重要手段，是21世纪我国农业水资源的可持续利用和可持续发展。

3.当前大型灌区的灌溉保障水平普遍较低，抗旱能力较弱。大型灌区改造后，可以通过调整农业结构和种植结构，提高两高一优的种植比例，提高农民的收入，提高粮食生产能力。

4.对大型灌区地区实施以节水为主的续建配套和技术改造，可以降低灌溉用水的无效消耗量，达到节约用水、降低灌溉用水、控制地下水过度开采，防止土壤大面积二次盐渍化，节约的水资源可以部分地用于生态环境保护，保护生态系统，改善水环境，防止沙漠化，是我国生态环境建设的重要组成部分[1]。

二、建设内容的选择

水资源时空分布不均，局部地区出现局部缺水现象，严重影响了当地农业的发展。为进一步巩固农业基础作用，根据当地条件和现有灌区工程综合条件，综合评价灌区水源、效率和环境影响；

根据灌区类型，经济水平，水土环境，灌排条件，灌区管理，确定了灌区节水改造的优先顺序和改造方式。灌区的输水渠道和建筑物的老化诊断技术、防灾和维修技术、管道和建筑物的老化程度、影响因素的判定和评估指标。以规划报告的施工内容为依据，前期批复的施工内容为总目标，对同一时期已批复的项目进行核减，按照自上而下、集中连片、轻重缓急的原则，重点保障“卡脖子”项目，确保对灌区整体效益的发挥，并确定施工项目的选取。

如果实施分期可研设计,应当以已批复的工程项目为总目标，减少前期已批准的可研项目，并根据以上原则，在余下的项目中确定可研项目；

如果实施分年度实施方案设计,根据已批准的可研报告的建设内容，作为整体目标（但要指出的是，每一期可研报告的编制重点不一样，并不是所有的阶段都是从上往下的，而是从上往下，根据已批准的可研报告的建设内容来进行，因此有一期实施方案与多期可研报告的情况），减少各期可研已经批复的实施方案建设内容，在剩余的建设内容中根据上述原则确定年度实施方案的建设内容[2]。

三、工程任务专项设计

鉴于该灌区是一项续建配套和节水改造项目，因此，该项目的渠系走向、纵向坡比、断面尺寸、护砌结构类型、渠系建筑物布置、纵向坡比、孔洞尺寸、护砌结构形式等都已经确定，为此，设计初期应详细了解现有渠道及渠系结构的各项指标，并进行详细的勘察与检验，以便根据实际情况提出合理的设计、施工方便、经济实用的施工方法。

（一）工程现场踏勘

实地勘察工作是工程建设中的一个关键环节，通过实地勘察，可以及时地查明渠道或渠道结构的渗漏、渠道垮塌、渠道淤积等表面问题；通过对现有的渠道和渠系建筑物的围护形式和完好程度进行预测，得出了建筑物破损、漏水、配套设施不完善等一系列问题。因此，在现场踏勘时，对重要渠段（高填方、深挖方）及重要建筑（水闸、涵洞、泵站等）须进行实地现场踏勘，对渠道及渠类建筑的常见问题进行分析，并进行实地分析，并提出相应的改进措施。

（二）渠道工程设计

渠道衬砌既有防渗又有减糙的作用，应该根据目前渠道的实际情况，合理地选用相应的衬砌措施。渠道工程分以下两种情况:

(1)渠系已经形成

由于灌区上游建设管理到位，渠系基本保持了原来的设计截面尺寸和构造形式，但因多年不维修或缺少维修经费，可能会出现渗漏、变形、滑坡、淤积等问题。因此，在设计时，要考虑到渠道目前的纵坡度和剖面尺寸，尽量挖掘已有的渠道输送能力[3]。

设计步骤:

①计算渠道的设计流速,②对现状渠道的各项指标（主要指标有：断面桩号、现状渠底高程、现状渠顶高程、现状水深、现状河床坡坡比、现状护砌等参数），③基于已知的渠道系统输水工结构的参数，对现有的渠道流量进行了估算（以某一控制渠系统的输水结构为结点，并依据已知的渠系统结构参数，采用不变的不均匀流方程，对现有渠道的过流量进行了分析），④对现有渠道目前流量的测算结果进行了探讨(针对目前渠道流量不符合设计和不符合设计条件两种情形，建议采用相应的改进方案：对于目前渠道过流容量不符合设计标准的渠段，在保证原有渠坡安全的前提下，对渠道进行护砌，通过减少渠道容积率，看是否能满足设计过流能力的要求，若仍不满足就必须采取扩挖措施，扩挖应尽量在单侧渠坡进行扩挖，减少土石方开挖量和永久占用量；现有渠道的过流量符合设计标准，对填土一侧的渠道应进行防渗，当开挖边开挖边在渠坡面稳定性达到设计需要并不影响正常使用的前提下，原则上可保留现状不采取护砌措施),⑤对改扩建后的渠道流量进行估算,⑥确定渠道的衬砌参数并进行相应的设计。

(2)渠系尚未形成

由于灌区下游建设管理不善，导致渠系水长期不能进入下游渠系，致使渠系的灌溉功能基本丧失，有的甚至已被掩埋。因此，在设计时，对还没有形成河渠的下游渠道进行了新的建设。具体的设计过程如下：①确定渠道的设计方向；②确定渠道的设计流量；③计算渠道的过流能力（渠道的设计采用标准的截面，通过明渠的均匀流公式）；④确定渠道的衬砌参数，并进行相应的设计。

（三）输水建筑物设计

设计思路:

在整个输水渠系统中，输水建筑物往往是“卡口”，因此，在工程设计中，必须对输水建筑物进行更新、改造，并以新建的输水建筑物为控制节点，计算出其设计参数。

设计步骤:

①对现行渠系输水建筑物现状参数进行统计(包括渡槽、隧洞等的实际桩号、现状长度、现状净空尺寸等参数) , ②目前渠系输水管道的流量分析,③根据安全检查结果，提出新建、改建或维护等更新改造计划,④对已改建的渠系工程进行了流量分析，⑤对其进行了分析，并对其进行了相应的分析。通过对工程建筑物进、出口底板高度的计算，可以为下一阶段的纵坡设计提供参考。

（四）泄洪建筑物和附属建筑物设计

泄洪建筑物及附属建筑应在水渠工程完工后进行。渠系泄洪建筑物（例如泄洪闸、溢流堰）在设计泄洪流量时，必须将渠道最大过流能力考虑在内，不能超过该断面的最大通流容量，如果超过该断面的最大通流容量，就必须在该断面之间增设泄洪装置。

设计步骤:

①对现存的泄洪建筑物及附属建筑进行了参数统计；②对目前的过流量进行了估算；③根据安全检查结果提出了更新改造方案；④对已改建的建筑物进行了过流能力的计算；⑤确定了建筑物的进出口底板高程、断面尺寸等参数；⑥完成相关结构设计。

结语

大型灌区续建配套与节水改造中,灌区工程建设中，灌溉渠道工程的建设投入占了较大比例，尤其是开挖、衬砌等工程造价较高，而渠道改建与周边环境的配合也是一个值得讨论的问题。通过对其他大型灌区项目的补充和节水项目的成功经验，笔者认为，要充分发挥已有项目的作用，开展续建配套项目，并实施节水改造，以确保水资源的合理分配和使用，避免水资源浪费和流失。因此，节水改造项目的设计是否科学，将直接影响到水利系统的使用效率，并对其在农业生产中的应用效果和效益。

参考文献

[1]蒋晓红.大型灌区续建配套与节水改造规划设计相关技术与方法研究[D].扬州大学,2019.

[2]许迪,龚时宏.大型灌区节水改造技术支撑体系及研究重点[J].水利学报,2020(7): 21-23.

[3]水利部农村水利司.全国大型灌区续建配套与节水改造规划[R].北京:水利部农村水利司,2019.